Перспективы внедрения интеллектуальных транспортных систем в РК на примере города Алматы

Исходя  из истории развития транспорта необходимо учесть, что во время форсированного восстановления дорожно-транспортной ситуации в РК, государство искало наиболее выгодный путь выхода из кризисной ситуации. Этим выходом оказался закуп серии автобусов из Китая, которые не отвечали ни качественными параметрами, ни сроком службы запросам потребителя. после неудачного опыта с Китаем, начали завозить подержанные автобусы из Германии и других регионов Западной и Восточной Европы, которые на тот момент отличались качеством и сроком эксплуатации, которые используются и по сей день в РК. Однако в связи с моральным устареванием первого и второго родов, проситься вывод о снижении себестоимости транспортного средства, к тому же наблюдается, естественно, сокращения срока его эксплуатации. Другими словами недостаточное финансирование в сферу научной деятельности и несоответствие технических параметров автобусов и обслуживающего оборудования будут являться главными препятствиями внедрения высоких технологий на территории страны.

В последнее время отмечается значительный увеличение количества ДТП вследствие эксплуатации технически неисправного подвижного состава, что обусловлено преобладанием автохозяйств с малой численностью парка подвижного состава, экономически не позволяющей содержать необходимые структурные элементы существовавшей ранее планово-предупредительной системы технического обслуживания и ремонта, не говоря о более прогрессивных системах. Исходя из чего чрезвычайно актуальной стала тема об экологических последствиях использования устаревшей техники, не говоря уже о безопасности остальных участников дорожно-транспортного движения. Из всего этого следуют непомерные государственные затраты на лечение раненных в ДТП (1-3% ВНП) [1, 236].

Дополнительным  пунктом в списке препятствий  внедрению ИТС в Казахстане является отсутствие такой отрасли права как информационная безопасность, как отдельной от всех других. Должно быть определено в чьи полномочия будет входить регулирование транспортных путей, т.е. кому будет предоставлен доступ к информации о дорожных сетях, ДТП, изменениях в городских масштабах, а также и перемещение средств ГПОТ и отслеживание их, во избежание от них неправомерных действий. Таких как отхождение от маршрута, нарушения правил дорожного движения, культуры обслуживания пассажиров и расхождения с рабочим графиком.

 

1.2 Описание интеллектуальных транспортных систем

Понятие интеллектуальных транспортных систем (ИТС) означает глобальную программу, включающую в себя ряд технологий, целью которых является обеспечение более безопасной и более эффективной работы с меньшим количеством заторов и понижения экологической нагрузки на окружающую среду. Практически можно сказать, что дело касается изменения взглядов общества, предъявляемые к объему перевозок, возрастающему количеству дорожно-транспортных происшествий и т.п.

Опыт  разных стран мира показал, что самые насущные вопросы транспорта возбуждены малой результативностью управления путевым движением, а также отсутствием соответственной информационной и телекоммуникационной базы Увеличение действенности управления дорожным движением при помощи организации автоматизации системы управления дорожным движением которые являются неотъемлемой долей интеллектуальных транспортных систем в совокупности. Интегрированная система информационного обеспечения и управления, на дороге за счет использования современных информационных и телекоммуникационных технологий и методов управления..

Пользуясь данной системой любой пользователь транспортного средства может позволить  себе:

- определять свою позицию, относительно  спутника, с помощью системы глобального  позиционирования (GPS);

- получать информацию о техническом  состоянии транспортного средства, вызывая ответственные за это  интегрированные сенсоры;

- получать системные оповещения  о текущей ситуации на автодорогах. 

Определенные  типы ИТС могут включать в себя различные местные субсистемы, ответственные за отдельные функции, такие как, системы контроля и регулирования общественным городским транспортом и проверки его движения, системы уменьшения нагрузки на транспортные сети и регулирующие пропускную способность автомобильных дорог внутри города или любой другой административной единицы внутри государства, также составным элементом ИТС может быть система оповещения граждан и планирования маршрутов для потребителей услуг транспортной отрасли. Однако особенности ИТС определяются в зависимости от конкретной транспортной ситуации в данном регионе страны, то есть от приоритетности проблем, возникающих на дорогах и особенности реализации продукта на рынке (соответствия спроса и предложения).

Главной составной частью любых ИТС является автоматизация систем регулирования дородным движением (АСР), которая берет на себя функции управления и информирования, которые выражаются следующим образом:

• контроль и регулирование потоками транспорта;
• оповещения актуальной информации соответствующих лиц;
• установка электронной системы оплаты за эксплуатацию транспортного средства;
• обеспечение соответствующих мер по безопасности и управления во время чрезвычайных ситуации.

Данные подсистемы АСР  в своей совокупности являются приспособлениями транспортной телематики, автоматизированных рабочих мест и специальных датчиков (контроллеров), соединенных в сеть обмена информации и установкой главного и местных центров по обслуживанию и управлению транспортной ситуацией в регионе, количество которых определяется нагрузкой и пропускной способностью дорог и магистралей как внутри, так и городской чертой.

Одним из важнейших индикаторов уровня развития экономической составляющей государства является обеспечение безопасной и эффективной перевозкой пассажиров и грузов. Наиболее очевидными путями развития в данной отрасли считаются строительство новых дорог и более эффективная эксплуатация уже существующих. С точки зрения большинства европейских стран первое решение в их условиях будет наименее подходящим, исходя из экологически пагубного действия на окружающую среду и высоких капиталовложений. Интеллектуальные транспортные системы – комплекс взаимосвязанных автоматизированных систем, решающих задачи управления дорожным движением, мониторинга и управления работой всех видов транспорта (индивидуального, общественного, грузового), информирования граждан и предприятий об организации транспортного обслуживания на территории региона.

Ввиду вышесказанного можно сделать вывод, что правильно отлаженная система  управления и регулирования транспортной обстановки, помогает уменьшить число  ДТП и увеличить плавность  движения средств передвижения, особенно в застроенной местности. Доказательством  эффективности и выгодности внедрения ИТС являются наглядные примеры улучшения транспортной ситуации в ряде европейских стран.

Первым  этапом внедрения системы управления транспортными потоками неоспоримо является автоматизация управления на перекрестках со светофорным регулированием. Однако управление с помощью светофоров на перекрестках является только одной из частей телематики. Сценарии применения телематики предполагают ее использование для решения глобальных проблем, как например, ограничение транспортных заторов, повышение безопасности движения, охрана окружающей среды и повышение эффективности перевозов грузов.

Сокращение  размера заторов дает возможность  использования дорожных сетей. На дисплее  транспортного средства в масштабе текущего времени изображается транспортная ситуация, и водитель направляется по оптимальному маршруту движения так, чтобы транспортное средство было отведено от наиболее заполненных дорог.

Существенный  прогресс будет достигнут в области  управления движением, так как транспортные средства будут с помощью связи  информировать центр управления движением о своем местоположении, в результате чего создается реальное представление о состоянии транспортных потоков на сети. 

Единая  система управления дает полноценную  картину нарушений в сфере  ОТ. Прогресс автомобильной техники  приведет к тому, что все транспортные средства будут оснащены радиолокаторами, ответственные за предотвращение дорожно-транспортных происшествий. К примеру, во время  тумана, когда видимость проявляет себя как лимитирующий фактор особенно остро, данные системы определяют близость рядом идущего транспортного средства и/или вероятность столкновения с ним, тем самым, что регулируется скорость и включаются предупредительные стоп-сигналы.

Время ожидания на остановках зачастую кажется  дольше, чем оно на самом деле есть. Для устранения данного заблуждения  должны быть введены табло на основных городских и пригородских остановках и в дальнейшем и на станциях городского метрополитена. Табло больших размеров, изображающих информацию о соответствующих средствах городского общественного транспорта.

Для пассажиров станет значительно проще  и эффективней планировать свой маршрут поездки на общественном транспорте с помощью карты, с  общей протяженностью путей, с помощью общей веб-страницы или посредством специализированных справочных киосков. Вся информация должна обновляться в режиме реального времени. Благодаря данным средствам пассажирам дается возможность нахождение и планирования наиболее оптимального и подходящего маршрута.

Грузовой  транспорт будет оснащен электронным  паспортом, отображающий основные характеристики транспортируемого груза. Транспортных средствам с опасным грузом в обязательном порядке должен быть предоставлен наиболее рациональный путь передвижения, с целью минимизации рисков повреждения груза и всех выходящих из этого последствий, посредством постоянного контроля специализированной центральной диспетчерской службы.

 

1.3.1 Описание системы глобального позиционирования

Global Positioning System (GPS) в переводе на русский означает глобальная система позиционирования [3, 14]. Термин «позиционирование» нельзя трактовать просто как «нахождение месторасположения», за исключением определения места дислокации объекта наблюдения оно определяет вектор его скорости. Полное наименование системы GPS Navstar (Navigation System with Time and Ranging) — навигационная система, основанная на времени и дальномерных измерениях [3, 14].

Система глобального позиционирования (GPS) включает в себя 3 сегмента:

пространственный  сегмент (все рабочие спутники), управляющий сегмент (все наземные станции системы: основная управляющая идополнительные для контроля), сегмент пользователя (все гражданские и военные GPS пользователи).

 

Иллюстрация которых представлена на рисунке 1.

 

 

 

Рисунок 1 –  Три GPS сегмента [4, 17]

 

В спутниковый сегмент входят созвездия действующих во время наблюдений сателлитов. Сегмент контроля включает в себе центральную станцию управления и контроля, станции наблюдения за спутниками и станции закладки информации в бортовые компьютеры спутников. Сегмент пользователя - это совокупность спутниковых приемников, находящихся в работе. В обязательном порядке  постоянно и одновременно должно действовать 24 (28) спутника, которые локализованы по шести окружным орбитам. На определенной орбите, таким образом, имеется по четыре спутника. Дистанция от поверхности Земли представляет из себя более двадцати тысяч километров. При подобной вышине орбиты период обращения равен половине звездных суток. Удобно помышлять наблюдения. Самым дорогим оборудованием спутников являются атомные эталоны частоты времени, обеспечивающие наносекундную точность хода бортовых часов.

В задачи сегмента управления и проверки (Operational Control System) входит наблюдение за сателлитами для нахождения параметров их орбит и исправлений часов сравнительно системного времени GPS, предсказание орбит спутников и их месторасположения на орбитах, временная синхронизация времени сравнительно времени системы, загрузка навигационной информации в бортовые компьютеры сателлитов. Штаб-квартира правления находится в Колорадо Спрингс (США). Центр аккумулирует и подвергает обработке данные от отдела по слежению, подсчитывает и прогнозирует эфемериды спутников, а также свойства хода часов.

Затем данные передают на одну из трех наземных станций для закладки информации в память бортовых компьютеров. Пять станций слежения за спутниками, равномерно расположенные по всему миру, каждые полторы секунды определяют дальность до всех находящихся над горизонтом спутников. Данные слежения передаются на главную станцию управления и контроля.

Синхронизация компьютерных часов с универсальным  временем в распределенной компьютерной среде жизненно необходимо. Высокая точность отсчетных часов используется для получения сигналов GPS вместе с сетевым протоколом (NTP). Области применения GPS:

- синхронизация передачи системного  сообщения;

- синхронизация в общих радиосетях.

Спутниковый мониторинг транспорта с развитием  таких систем, как GPS и ГЛОНАСС  получает все более широкое распространение. Трекеры устанавливаются на транспорт, используемый в грузоперевозках, пассажироперевозках; транспорт, используемый специальными службами. Примеры (рисунок 2) существующих систем мониторинга: спутники на основе технологии глобальной системы позиционирования и глобальной навигационной спутниковой системы, телевышек, серверов обработки данных (декодер) и рабочее место диспетчера.

 

Рисунок 2 – Системы спутникового мониторинга  транспорта [5, 25]

 

Обработку данных спутникового мониторинга транспорта с целью создания черновой версии карты можно разделить на три  этапа[5, 26]:

1)фильтрация  данных с целью минимизации  ошибок определения местоположения;

2)объединение  отфильтрованных точек в линии  дорог;

3)обработка  пересечений линий дорог.

На  первом этапе фильтрацию можно произвести с помощью статистических методов: точки, не имеющие соседей в определенной ε-окрестности, явно были получены с  низкой точностью, и не отражают действительного  положения единицы транспорта.

Второй  этап включает в себя выделение потоков  транспорта, движущихся в разных направлениях или по разным полосам одной дороги, и последующее объединение полученных потоков транспорта в дороги. Выделение  потоков транспорта может быть реализовано  с помощью кластеризации точек  с последующей интерполяцией выделенных кластеров в кривую, определяющую линию дороги. Кроме того, необходима аппроксимация полученной кривой ломаными.